EP4191878A1 - Bulk acoustic wave device and method for manufacturing such a device - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un dispositif (1) électro-acoustique comprenant, en empilement selon une direction (z), un substrat (10) à base de silicium, une première électrode (21), une couche piézoélectrique (30) à base d'une pérovskite prise parmi le niobate de lithium LiNbO3, le tantalate de lithium LiTaO3, ou un alliage Li(Nb,Ta)O3, sur la première électrode (21), une deuxième électrode (22) disposée sur la couche piézoélectrique (30). Avantageusement, la première électrode (21) est en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure, tel que TiN, VN, TaN. Ledit dispositif électro-acoustique est un filtre à ondes acoustiques de volume guidées sur un réflecteur de Bragg, comprenant, entre le substrat (10) et la première électrode (21), un empilement (50) de couches (51, 52) présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles. Les couches (52) de faible impédance sont à base de TiN ou de VN, et les couches (51) de forte impédance sont à base de HfN ou de TaN.L'invention porte également sur un procédé de réalisation d'un tel dispositif (1).The invention relates to an electro-acoustic device (1) comprising, stacked along a direction (z), a silicon-based substrate (10), a first electrode (21), a piezoelectric layer (30) based on a perovskite taken from lithium niobate LiNbO3, lithium tantalate LiTaO3, or an alloy Li(Nb,Ta)O3, on the first electrode (21), a second electrode (22) arranged on the piezoelectric layer (30) . Advantageously, the first electrode (21) is made of an electrically conductive refractory material based on nitride, such as TiN, VN, TaN. Said electro-acoustic device is a bulk acoustic wave filter guided on a Bragg reflector, comprising, between the substrate (10) and the first electrode (21), a stack (50) of layers (51, 52) presenting alternately high and low acoustic impedances. The low impedance layers (52) are based on TiN or VN, and the high impedance layers (51) are based on HfN or TaN. (1).
Description
La présente invention concerne, en général, un dispositif à onde acoustique de volume, et plus particulièrement, un procédé de réalisation de la couche à base d'un matériau piézoélectrique formant le cœur de ce dispositif.The present invention relates, in general, to a bulk acoustic wave device, and more particularly, to a method for producing the layer based on a piezoelectric material forming the core of this device.
Les résonateurs basés sur une structure de type « onde acoustique de volume» dite BAW (acronyme de « Bulk Acoustic Wave ») sont couramment utilisés pour réaliser des filtres RF. Le cœur des résonateurs BAW est composé d'un matériau piézoélectrique qui influence les propriétés finales du filtre.Resonators based on a “bulk acoustic wave” type structure known as BAW (acronym for “Bulk Acoustic Wave”) are commonly used to produce RF filters. The core of the BAW resonators is composed of a piezoelectric material which influences the final properties of the filter.
Le niobate de lithium (LiNbO3) est utilisé depuis plusieurs années en tant que matériau piézoélectrique. Ses propriétés intrinsèques, comme son coefficient de couplage piézoélectrique, pourrait permettre au filtre de résonner à haute fréquence, par exemple à des fréquences supérieures à 3,5 GHz, avec une bande passante pouvant aller jusqu'à 600MHz. Pour obtenir un filtre BAW présentant un coefficient de couplage élevé, typiquement jusqu'à 50%, la couche piézoélectrique à base de LiNbO3 doit notamment présenter une haute qualité cristalline et une stœchiométrie contrôlée.Lithium niobate (LiNbO3) has been used for several years as a piezoelectric material. Its intrinsic properties, such as its piezoelectric coupling coefficient, could allow the filter to resonate at high frequencies, for example at frequencies above 3.5 GHz, with a bandwidth of up to 600 MHz. To obtain a BAW filter having a high coupling coefficient, typically up to 50%, the piezoelectric layer based on LiNbO3 must in particular have a high crystalline quality and a controlled stoichiometry.
Le document «
Une autre solution consiste à synthétiser la couche piézoélectrique à base de LiNbO3 sur le substrat silicium, par l'intermédiaire d'une couche tampon. Le document «
Il existe donc un besoin consistant à réaliser un dispositif électro-acoustique comprenant une couche piézoélectrique à base de niobate de lithium sur un substrat à base de silicium, qui présente une qualité améliorée, tout en limitant les coûts de réalisation.There is therefore a need consisting in producing an electro-acoustic device comprising a piezoelectric layer based on lithium niobate on a substrate based on silicon, which has improved quality, while limiting the production costs.
Un objectif de la présente invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.An objective of the present invention is to meet this need at least in part.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.The other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from a review of the following description and the accompanying drawings. It is understood that other benefits may be incorporated.
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un procédé de réalisation d'un dispositif électro-acoustique comprenant une couche piézoélectrique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- Fournir un substrat à base de silicium,
- Former une première électrode sur le substrat,
- Former la couche piézoélectrique sur la première électrode,
- Former une deuxième électrode sur la couche piézoélectrique.
- Provide a silicon-based substrate,
- Form a first electrode on the substrate,
- Form the piezoelectric layer on the first electrode,
- Form a second electrode on the piezoelectric layer.
Avantageusement, la formation de la couche piézoélectrique se fait par épitaxie, sur ladite première électrode, d'un matériau du type ABO3, O étant l'oxygène, A étant au moins un premier élément chimique pris parmi le sodium (Na), le potassium (K), le baryum (Ba), le lithium (Li), le plomb (Pb), et B étant au moins un deuxième élément chimique pris parmi le zirconium (Zr), le titane (Ti), le niobium (Nb), le tantale (Ta).Advantageously, the formation of the piezoelectric layer takes place by epitaxy, on said first electrode, of a material of the ABO3 type, O being oxygen, A being at least one first chemical element taken from sodium (Na), potassium (K), barium (Ba), lithium (Li), lead (Pb), and B being at least a second chemical element taken from zirconium (Zr), titanium (Ti), niobium (Nb) , tantalum (Ta).
Avantageusement, la première électrode est choisie en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure, tel que TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, ou un alliage desdits matériaux.Advantageously, the first electrode is chosen from an electrically conductive refractory material based on nitride, such as TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, or an alloy of said materials.
De façon préférée, le matériau ABO3 de la couche piézoélectrique est pris parmi le niobate de lithium LiNbO3, le tantalate de lithium LiTaO3, ou un alliage Li(Nb,Ta)O3.Preferably, the ABO3 material of the piezoelectric layer is taken from lithium niobate LiNbO3, lithium tantalate LiTaO3, or a Li(Nb,Ta)O3 alloy.
Dans le cadre du développement de la présente invention, certaines conditions pour la croissance par épitaxie de la couche piézoélectrique ont été déterminées. La première électrode doit de préférence présenter au moins certaines des propriétés suivantes :
- Avoir une structure cristalline et/ou un paramètre de maille compatible avec un substrat à base de silicium. Cela permet par exemple d'épitaxier la première électrode sur le substrat.
- Avoir une structure cristalline et/ou un paramètre de maille proche ou compatible avec le niobate de lithium ou le tantalate de lithium. Cela permet d'épitaxier la couche piézoélectrique sur la première électrode, qui forme ainsi une couche de nucléation.
- Avoir un coefficient de dilatation thermique proche du niobate de lithium ou du tantalate de lithium. Cela permet de limiter l'apparition de fissures due aux variations de températures lors de la formation de la couche piézoélectrique.
- Etre électriquement conductrice.
- Pouvoir bloquer la diffusion des atomes de Li dans le Si. Cela permet d'éviter une perte de stœchiométrie d'une couche piézoélectrique à base de niobate de lithium ou de tantalate de lithium, dite couche LN/LT.
- Confiner une onde acoustique, notamment en vue de garantir de hautes performances pour les dispositifs électro-acoustiques.
- Have a crystal structure and/or lattice parameter compatible with a silicon-based substrate. This makes it possible, for example, to epitaxy the first electrode on the substrate.
- Have a crystal structure and/or lattice parameter close to or compatible with lithium niobate or lithium tantalate. This makes it possible to epitax the piezoelectric layer on the first electrode, which thus forms a nucleation layer.
- Have a coefficient of thermal expansion close to lithium niobate or lithium tantalate. This makes it possible to limit the appearance of cracks due to temperature variations during the formation of the piezoelectric layer.
- Be electrically conductive.
- To be able to block the diffusion of Li atoms in Si. This makes it possible to avoid a loss of stoichiometry of a piezoelectric layer based on lithium niobate or lithium tantalate, known as the LN/LT layer.
- Confining an acoustic wave, in particular with a view to guaranteeing high performance for electro-acoustic devices.
Un préjugé technique de l'état de la technique est que la couche de nucléation doit nécessairement être à base d'oxyde afin d'éviter une perte de stœchiométrie de la couche LN/LT due à une diffusion de l'oxygène depuis la couche LN/LT vers la couche de nucléation.A technical prejudice of the state of the art is that the nucleation layer must necessarily be based on oxide in order to avoid a loss of stoichiometry of the LN/LT layer due to a diffusion of oxygen from the LN layer. /LT to the nucleation layer.
Au contraire, pour répondre à ce cahier des charges, la première électrode formant la couche de nucléation est choisie selon la présente invention en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure. Ce matériau est typiquement un nitrure réfractaire de transition à base d'un métal de transition, par exemple TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, ou leurs alliages. Dans le cadre du développement de la présente invention, il a en effet été observé qu'une telle couche de nucléation permet, de manière parfaitement inattendue, l'épitaxie de la couche LN/LT dans de bonnes conditions. De façon surprenante, il a été également observé qu'une telle couche de nucléation permet de bloquer à la fois la diffusion d'oxygène et la diffusion du lithium vers le substrat à base de silicium. Il en résulte que la couche LN/LT épitaxiée sur une telle couche de nucléation conserve la stœchiométrie requise.On the contrary, to meet these specifications, the first electrode forming the nucleation layer is chosen according to the present invention in an electrically conductive refractory material based on nitride. This material is typically a refractory transition metal-based nitride, for example TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, or their alloys. In the context of the development of the present invention, it has in fact been observed that such a nucleation layer allows, in a perfectly unexpected manner, the epitaxy of the LN/LT layer under good conditions. Surprisingly, it has also been observed that such a nucleation layer makes it possible to block both the diffusion of oxygen and the diffusion of lithium towards the silicon-based substrate. As a result, the LN/LT layer epitaxied on such a nucleation layer retains the required stoichiometry.
Par ailleurs, les différentes structures cristallines et les paramètres de maille des nitrures réfractaires de transition sont parfaitement compatibles avec celles et ceux des matériaux LN/LT et du silicium. Une telle couche de nucléation peut donc avantageusement être épitaxiée sur un substrat à base de silicium, puis permettre l'épitaxie de la couche LN/LT.Furthermore, the different crystalline structures and the lattice parameters of the refractory transition nitrides are perfectly compatible with those of the LN/LT materials and of silicon. Such a nucleation layer can therefore advantageously be epitaxially grown on a silicon-based substrate, then allow the epitaxy of the LN/LT layer.
Par ailleurs, les nitrures réfractaires de transition sont conducteurs et peuvent donc être utilisés comme première électrode d'un filtre BAW. Si ces matériaux sont épitaxiés sur silicium, ils peuvent présenter des valeurs de résistivités de l'ordre de 15µOhm.cm, ce qui est parfaitement compatible avec la fabrication d'un filtre BAW.Furthermore, refractory transition nitrides are conductive and can therefore be used as the first electrode of a BAW filter. If these materials are epitaxied on silicon, they can present resistivity values of the order of 15 μOhm.cm, which is perfectly compatible with the manufacture of a BAW filter.
Par ailleurs, les nitrures réfractaires de transition sont résistants aux conditions de croissance du LiNbO3, en particulier la température élevée requise pour la croissance du LiNbO3, qui peut être de l'ordre 1000°C.Furthermore, refractory transition nitrides are resistant to the growth conditions of LiNbO3, in particular the high temperature required for the growth of LiNbO3, which can be of the order of 1000°C.
Par ailleurs, les nitrures réfractaires de transition sont suffisamment durs pour protéger la surface du silicium lors de la croissance du LiNbO3. Ils protègent par exemple le silicium du plasma et de l'impact des ions utilisés dans la mise en œuvre d'une technique de dépôt physique en phase vapeur PVD pour la croissance du LiNbO3.Furthermore, refractory transition nitrides are hard enough to protect the silicon surface during the growth of LiNbO3. For example, they protect the silicon from the plasma and from the impact of the ions used in the implementation of a PVD physical vapor deposition technique for the growth of LiNbO3.
Les nitrures réfractaires de transition peuvent également présenter des valeurs de rigidité et d'impédance acoustique intéressantes pour confiner davantage les ondes acoustiques dans la couche piézoélectrique.Refractory transition nitrides can also have interesting rigidity and acoustic impedance values to further confine the acoustic waves in the piezoelectric layer.
La présente invention propose ainsi une solution permettant de former un dispositif électro-acoustique sur un substrat à base de silicium - sans étape de report - par l'intermédiaire de la première électrode à base d'un nitrure réfractaire de transition, jouant le rôle de couche de nucléation. Grâce à une telle couche de nucléation en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure, la couche piézoélectrique LN/LT est stœchiométrique et de haute qualité cristalline.The present invention thus proposes a solution making it possible to form an electro-acoustic device on a silicon-based substrate - without a transfer step - by means of the first electrode based on a refractory transition nitride, playing the role of nucleation layer. Thanks to such a nucleation layer in an electrically conductive refractory material based on nitride, the piezoelectric layer LN/LT is stoichiometric and of high crystalline quality.
La couche piézoélectrique présente ainsi les propriétés requises pour une application de type filtre BAW haute fréquence.The piezoelectric layer thus has the properties required for a high-frequency BAW filter type application.
Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit un dispositif électro-acoustique, notamment un dispositif à onde acoustique de volume (BAW), comprenant, en empilement selon une direction verticale :
- un substrat à base de silicium,
- une première électrode sur ledit substrat,
- une couche piézoélectrique sur ladite première électrode, ladite couche piézoélectrique étant à base d'un matériau du type ABO3, O étant l'oxygène, A étant au moins un premier élément chimique pris parmi le sodium (Na), le potassium (K), le baryum (Ba), le lithium (Li), le plomb (Pb), et B étant au moins un deuxième élément chimique pris parmi le zirconium (Zr), le titane (Ti), le niobium (Nb), le tantale (Ta),
- une deuxième électrode disposée sur la couche piézoélectrique.
- a silicon-based substrate,
- a first electrode on said substrate,
- a piezoelectric layer on said first electrode, said piezoelectric layer being based on a material of the ABO3 type, O being oxygen, A being at least one first chemical element taken from sodium (Na), potassium (K), barium (Ba), lithium (Li), lead (Pb), and B being at least a second chemical element taken from zirconium (Zr), titanium (Ti), niobium (Nb), tantalum ( Your),
- a second electrode disposed on the piezoelectric layer.
Avantageusement, la première électrode du dispositif BAW est en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure. De façon préférée, la couche piézoélectrique est à base de niobate de lithium LiNbO3, ou de tantalate de lithium LiTaO3, ou d'un alliage Li(Nb,Ta)O3. Les avantages mentionnés ci-dessus s'appliquent mutatis mutandis. Un tel dispositif est en outre directement intégrable en technologie silicium. Il peut être facilement co-intégré avec d'autres dispositifs microélectroniques ou optoélectroniques ou encore avec des microsystèmes (opto-) électromécaniques (MEMS ou MOEMS, acronymes respectifs de « Microelectromechanical systems » et « Microoptoelectromechanical systems »).Advantageously, the first electrode of the BAW device is made of a material Nitride-based electrically conductive refractory. Preferably, the piezoelectric layer is based on lithium niobate LiNbO3, or lithium tantalate LiTaO3, or an alloy Li(Nb,Ta)O3. The advantages mentioned above apply mutatis mutandis. Such a device can also be directly integrated in silicon technology. It can be easily co-integrated with other microelectronic or optoelectronic devices or even with (opto-)electromechanical microsystems (MEMS or MOEMS, respective acronyms for “Microelectromechanical systems” and “Microoptoelectromechanical systems”).
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation de cette dernière qui sont illustrés par les dessins d'accompagnement suivants dans lesquels :
- La
figure 1 illustre en coupe transverse un dispositif électro-acoustique de type BAW selon un mode de réalisation la présente invention. - La
figure 2 illustre en coupe transverse un dispositif électro-acoustique de type BAW FBAR selon un mode de réalisation la présente invention. - La
figure 3A illustre en coupe transverse un dispositif électro-acoustique de type BAW SMR selon un mode de réalisation la présente invention. - La
figure 3B illustre en coupe transverse un dispositif électro-acoustique de type BAW SMR selon un autre mode de réalisation la présente invention. - Les
figures 4A à 4E illustrent des étapes d'un procédé de fabrication d'un dispositif électro-acoustique de type BAW FBAR selon un mode de réalisation la présente invention.
- There
figure 1 illustrates in transverse section an electro-acoustic device of the BAW type according to one embodiment of the present invention. - There
picture 2 illustrates in transverse section an electro-acoustic device of the BAW FBAR type according to one embodiment of the present invention. - There
Figure 3A illustrates in transverse section an electro-acoustic device of the BAW SMR type according to one embodiment of the present invention. - There
Figure 3B illustrates in transverse section an electro-acoustic device of the BAW SMR type according to another embodiment of the present invention. - THE
figures 4A to 4E illustrate steps of a method of manufacturing an electro-acoustic device of the BAW FBAR type according to one embodiment of the present invention.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, sur les schémas de principe, les épaisseurs des différentes couches et portions, et les dimensions des motifs ne sont pas représentatives de la réalité.The drawings are given by way of examples and do not limit the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate understanding of the invention and are not necessarily at the scale of practical applications. In particular, on the principle diagrams, the thicknesses of the various layers and portions, and the dimensions of the patterns are not representative of reality.
Avant d'entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l'invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :
Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure de la première électrode est choisi de façon à présenter ou à former :
- Une résistance à l'oxydation,
- Une barrière à la diffusion du lithium.
According to one example, the nitride-based electrically conductive refractory material of the first electrode is chosen so as to present or form:
- Resistance to oxidation,
- A barrier to the diffusion of lithium.
Cela permet d'éviter une diffusion de l'oxygène et du lithium depuis la couche piézoélectrique LN/LT vers la première électrode. La stœchiométrie de la couche LN/LT est ainsi préservée.This makes it possible to avoid a diffusion of oxygen and lithium from the piezoelectric layer LN/LT towards the first electrode. The stoichiometry of the LN/LT layer is thus preserved.
Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure de la première électrode est choisi de façon à présenter une dureté ou une rigidité mécanique suffisamment élevée pour permettre de confiner une onde acoustique dans la couche piézoélectrique LN/LT. Par exemple, le module d'Young de ce matériau est supérieur à 300 GPa. Sa dureté ou résistance peut être supérieure à 9000 MPa.According to one example, the nitride-based refractory electrically conductive material of the first electrode is chosen so as to have a sufficiently high hardness or mechanical rigidity to make it possible to confine an acoustic wave in the piezoelectric layer LN/LT. For example, the Young's modulus of this material is greater than 300 GPa. Its hardness or resistance can be greater than 9000 MPa.
Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure de la première électrode est choisi de façon à présenter une structure cristallographique compatible avec le substrat et la couche piézoélectrique LN/LT, telle qu'une structure hexagonale ou cubique face centrée. Cela permet de limiter l'apparition de défauts structuraux lors de la formation de la couche LN/LT par épitaxie.According to one example, the nitride-based refractory electrically conductive material of the first electrode is chosen so as to have a crystallographic structure compatible with the substrate and the piezoelectric layer LN/LT, such as a face-centered hexagonal or cubic structure. This makes it possible to limit the appearance of structural defects during the formation of the LN/LT layer by epitaxy.
Selon un exemple, la formation de la première électrode est configurée de sorte que ladite première électrode présente une épaisseur e2 comprise entre 10 nm et 1000 nm, par exemple 100 nm. Cela permet d'obtenir la qualité cristalline souhaitée et/ou de limiter l'apparition de défauts structuraux.According to one example, the formation of the first electrode is configured so that said first electrode has a thickness e2 of between 10 nm and 1000 nm, for example 100 nm. This makes it possible to obtain the desired crystalline quality and/or to limit the appearance of structural defects.
Selon un exemple, la formation de la couche piézoélectrique LN/LT est configurée de sorte que ladite couche LN/LT présente, après épitaxie, une épaisseur e3 comprise entre plusieurs centaines de nanomètres et plusieurs microns. Une telle épaisseur e3 permet d'obtenir la fréquence de résonnance voulue pour le filtre BAW.According to one example, the formation of the LN/LT piezoelectric layer is configured so that said LN/LT layer has, after epitaxy, a thickness e3 of between several hundreds of nanometers and several microns. Such a thickness e3 makes it possible to obtain the desired resonance frequency for the BAW filter.
Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure est pris parmi les nitrures réfractaires de transition à base d'un métal de transition tel que du nitrure de titane TiN, du nitrure de tantale TaN, du nitrure de Niobium NbN, du nitrure de zirconium ZrN, du nitrure d'hafnium HfN, du nitrure de vanadium VN, ou leurs alliages.According to one example, the refractory electrically conductive material based on nitride is taken from refractory transition nitrides based on a transition metal such as titanium nitride TiN, tantalum nitride TaN, niobium nitride NbN, zirconium nitride ZrN, hafnium nitride HfN, vanadium nitride VN, or their alloys.
Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure de la première électrode est choisi parmi un nitrure réfractaire de transition tel que du nitrure de titane TiN, du nitrure de tantale TaN, du nitrure de Niobium NbN, du nitrure de zirconium ZrN, du nitrure d'hafnium HfN, du nitrure de vanadium VN, ou leurs alliages.According to one example, the nitride-based electrically conductive refractory material of the first electrode is chosen from a refractory transition nitride such as titanium nitride TiN, tantalum nitride TaN, niobium nitride NbN, zirconium nitride ZrN , hafnium nitride HfN, vanadium nitride VN, or their alloys.
Selon un exemple, le dispositif électro-acoustique est un filtre à ondes acoustiques de volume du type à membrane suspendue. Selon un exemple, le procédé comprend, après formation par épitaxie de la couche piézoélectrique, une gravure du substrat à base de silicium sous la première électrode portant la couche piézoélectrique, de façon à former une cavité.According to one example, the electro-acoustic device is a bulk acoustic wave filter of the suspended membrane type. According to one example, the process comprises, after formation by epitaxy of the piezoelectric layer, an etching of the silicon-based substrate under the first electrode bearing the piezoelectric layer, so as to form a cavity.
Selon un exemple, le dispositif électro-acoustique est un filtre à ondes acoustiques de volume guidées sur réflecteur de Bragg. Selon un exemple, le procédé comprend, avant formation de la première électrode, une formation d'un empilement de couches présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles.According to one example, the electro-acoustic device is a guided volume acoustic wave filter on a Bragg reflector. According to one example, the method comprises, before formation of the first electrode, formation of a stack of layers having alternately high and low acoustic impedances.
Selon un exemple, les couches de faible impédance sont à base de TiN ou de VN, et les couches de forte impédance sont à base de HfN ou de TaN.According to one example, the low impedance layers are based on TiN or VN, and the high impedance layers are based on HfN or TaN.
Selon un exemple, la formation de la première électrode et/ou la formation de la couche piézoélectrique LN/LT sont effectuées par ablation laser puisée.According to one example, the formation of the first electrode and/or the formation of the piezoelectric layer LN/LT are carried out by pulsed laser ablation.
Selon un exemple, la formation de la première électrode et la formation de la couche piézoélectrique LN/LT sont effectuées par ablation laser pulsée successivement au sein d'un même réacteur sans remise à l'air entre lesdites formations. Cela permet d'éviter une étape de nettoyage de surface intermédiaire, de réduire la durée totale du procédé et de limiter les coûts. Cela permet également d'obtenir une faible rugosité en surface de la couche LN/LT.According to one example, the formation of the first electrode and the formation of the piezoelectric layer LN/LT are carried out by successively pulsed laser ablation within the same reactor without venting between said formations. This makes it possible to avoid an intermediate surface cleaning step, to reduce the total duration of the process and to limit the costs. This also makes it possible to obtain a low surface roughness of the LN/LT layer.
Selon un exemple, le substrat est à base de silicium orienté selon (111), la première électrode est à base de nitrure de titane TiN orienté selon (111), et la couche piézoélectrique est orientée selon (0001).According to one example, the substrate is based on silicon oriented along (111), the first electrode is based on titanium nitride TiN oriented along (111), and the piezoelectric layer is oriented along (0001).
Selon un exemple, la couche piézoélectrique LN/LT est directement au contact de la première électrode. En particulier, il n'y a pas de couche d'oxyde intercalaire entre la première électrode et la couche LN/LT.According to one example, the piezoelectric layer LN/LT is directly in contact with the first electrode. In particular, there is no intermediate oxide layer between the first electrode and the LN/LT layer.
Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure de la première électrode est un nitrure réfractaire de transition tel que du nitrure de titane TiN, du nitrure de tantale TaN, du nitrure de Niobium NbN, du nitrure de zirconium ZrN, du nitrure d'hafnium HfN, du nitrure de vanadium VN, ou leurs alliages.According to one example, the refractory electrically conductive material based on nitride of the first electrode is a refractory transition nitride such as titanium nitride TiN, tantalum nitride TaN, niobium nitride NbN, zirconium nitride ZrN, hafnium nitride HfN, vanadium nitride VN, or their alloys.
Selon un exemple, le dispositif électro-acoustique est un filtre à ondes acoustiques de volume du type à membrane suspendue, comprenant une cavité sous la première électrode portant la couche piézoélectrique.According to one example, the electro-acoustic device is a bulk acoustic wave filter of the suspended membrane type, comprising a cavity under the first electrode bearing the piezoelectric layer.
Selon un exemple, le dispositif électro-acoustique est un filtre à ondes acoustiques de volume guidées sur réflecteur de Bragg, comprenant, entre le substrat et la première électrode, un empilement de couches présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles.According to one example, the electro-acoustic device is a bulk acoustic wave filter guided on a Bragg reflector, comprising, between the substrate and the first electrode, a stack of layers having alternately high and low acoustic impedances.
Selon un exemple, les première et deuxième électrodes sont contactées au niveau d'une face avant du dispositif.According to one example, the first and second electrodes are contacted at the level of a front face of the device.
Selon un exemple, la première électrode est contactée au niveau d'une face arrière du dispositif, et la deuxième électrode est contactée au niveau d'une face avant du dispositif.According to one example, the first electrode is contacted at a rear face of the device, and the second electrode is contacted at a front face of the device.
Selon un exemple, le substrat à base de silicium est formé d'un matériau pris parmi : le silicium, le SiC, le SiGe.According to one example, the silicon-based substrate is formed from a material chosen from among: silicon, SiC, SiGe.
Selon un exemple, le substrat à base de silicium est monocristallin.According to one example, the silicon-based substrate is monocrystalline.
Selon un exemple alternatif, le substrat à base de silicium est polycristallin.According to an alternative example, the silicon-based substrate is polycrystalline.
Selon un exemple, le substrat à base de silicium est orienté selon (111).According to one example, the silicon-based substrate is oriented along (111).
Sauf incompatibilité, il est entendu que l'ensemble des caractéristiques optionnelles ci-dessus peuvent être combinées de façon à former un mode de réalisation qui n'est pas nécessairement illustré ou décrit. Un tel mode de réalisation n'est évidemment pas exclu de l'invention. Les caractéristiques d'un aspect de l'invention, par exemple le dispositif ou le procédé, peuvent être adaptées mutatis mutandis à l'autre aspect de l'invention.Except incompatibility, it is understood that all of the optional characteristics above can be combined so as to form an embodiment which is not necessarily illustrated or described. Such an embodiment is obviously not excluded from the invention. The characteristics of one aspect of the invention, for example the device or the method, can be adapted mutatis mutandis to the other aspect of the invention.
Il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, les termes « sur », « surmonte », « recouvre », « sous-jacent », en « vis-à-vis » et leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt d'une première couche sur une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l'une de l'autre, mais signifie que la première couche recouvre au moins partiellement la deuxième couche en étant soit directement à son contact, soit en étant séparée d'elle par au moins une autre couche ou au moins un autre élément.It is specified that, in the context of the present invention, the terms "over", "overcomes", "covers", "underlying", "opposite" and their equivalents do not necessarily mean "over". contact of”. Thus, for example, the deposition of a first layer on a second layer does not necessarily mean that the two layers are directly in contact with each other, but means that the first layer at least partially covers the second layer in being either directly in contact with it, or by being separated from it by at least one other layer or at least one other element.
Une couche peut par ailleurs être composée de plusieurs sous-couches d'un même matériau ou de matériaux différents.A layer can also be composed of several sub-layers of the same material or of different materials.
On entend par un substrat, un empilement, une couche, « à base » d'un matériau A, un substrat, un empilement, une couche comprenant ce matériau A uniquement ou ce matériau A et éventuellement d'autres matériaux, par exemple des éléments d'alliage et/ou des éléments dopants. Ainsi, un substrat à base de silicium s'entend par exemple d'un substrat Si, Si dopé, SiC, SiGe. Une couche à base de TiN s'entend par exemple d'une couche TiN, TiN dopée, ou des alliages de TiN.A substrate, a stack, a layer, "based" on a material A, is understood to mean a substrate, a stack, a layer comprising this material A only or this material A and possibly other materials, for example elements alloy and/or doping elements. Thus, a silicon-based substrate means for example an Si, doped Si, SiC, SiGe substrate. A TiN-based layer means for example a TiN layer, doped TiN, or TiN alloys.
On entend par « gravure sélective vis-à-vis de » ou « gravure présentant une sélectivité vis-à-vis de » une gravure configurée pour enlever un matériau A ou une couche A vis-à-vis d'un matériau B ou d'une couche B, et présentant une vitesse de gravure du matériau A supérieure à la vitesse de gravure du matériau B. La sélectivité est le rapport entre la vitesse de gravure du matériau A sur la vitesse de gravure du matériau B.The term "selective etching with respect to" or "etching having selectivity with respect to" an etching configured to remove a material A or a layer A with respect to a material B or d 'a layer B, and having an etching speed of material A greater than the etching speed of material B. The selectivity is the ratio of the etch rate of material A to the etch rate of material B.
On entend par « conducteur électrique » un matériau présentant une valeur de résistivité inférieure à 10000 µOhm.cm, de préférence inférieure à 300 µOhm.cm, et encore préférentiellement inférieure à 100µOhm.cm, notamment pour un conducteur électrique formé par une électrode inférieure.“Electrical conductor” means a material having a resistivity value of less than 10,000 μOhm.cm, preferably less than 300 μOhm.cm, and even more preferably less than 100 μOhm.cm, in particular for an electrical conductor formed by a lower electrode.
Plusieurs modes de réalisation de l'invention mettant en œuvre des étapes successives du procédé de fabrication sont décrits ci-après. Sauf mention explicite, l'adjectif « successif » n'implique pas nécessairement, même si cela est généralement préféré, que les étapes se suivent immédiatement, des étapes intermédiaires pouvant les séparer.Several embodiments of the invention implementing successive steps of the manufacturing method are described below. Unless explicitly mentioned, the adjective “successive” does not necessarily imply, even if this is generally preferred, that the stages follow each other immediately, intermediate stages possibly separating them.
Par ailleurs, le terme « étape » s'entend de la réalisation d'une partie du procédé, et peut désigner un ensemble de sous-étapes.Furthermore, the term “step” means the performance of part of the method, and can designate a set of sub-steps.
Par ailleurs, le terme « étape » ne signifie pas obligatoirement que les actions menées durant une étape soient simultanées ou immédiatement successives. Certaines actions d'une première étape peuvent notamment être suivies d'actions liées à une étape différente, et d'autres actions de la première étape peuvent être reprises ensuite. Ainsi, le terme étape ne s'entend pas forcément d'actions unitaires et inséparables dans le temps et dans l'enchaînement des phases du procédé.Moreover, the term "stage" does not necessarily mean that the actions carried out during a stage are simultaneous or immediately successive. Certain actions of a first step can in particular be followed by actions linked to a different step, and other actions of the first step can be resumed afterwards. Thus, the term step does not necessarily mean unitary and inseparable actions in time and in the sequence of the phases of the process.
Un repère de préférence orthonormé, comprenant les axes x, y, z est représenté sur les figures annexées. Lorsqu'un seul repère est représenté sur une même planche de figures, ce repère s'applique à toutes les figures de cette planche.A preferably orthonormal frame, comprising the axes x, y, z is shown in the appended figures. When only one reference is represented on the same sheet of figures, this reference applies to all the figures of this sheet.
Dans la présente demande de brevet, l'épaisseur d'une couche est prise selon une direction normale au plan d'extension principal de la couche. Ainsi, une couche présente typiquement une épaisseur selon z. Les termes relatifs « sur », « surmonte », « sous », « sous-jacent », « intercalé » se réfèrent à des positions prises selon la direction z.In the present patent application, the thickness of a layer is taken along a direction normal to the main extension plane of the layer. Thus, a layer typically has a thickness along z. The relative terms “over”, “overcomes”, “under”, “underlying”, “intercalated” refer to positions taken along the z direction.
Les termes « vertical », « verticalement » se réfèrent à une direction selon z. Les termes « horizontal », « horizontalement », « latéral », « latéralement » se réfèrent à une direction dans le plan xy. Sauf mention explicite, l'épaisseur, la hauteur et la profondeur sont mesurées selon z.The terms “vertical”, “vertically” refer to a direction along z. The terms "horizontal", "horizontally", "lateral", "laterally" refer to a direction in the xy plane. Unless explicitly mentioned, the thickness, the height and the depth are measured according to z.
Un élément situé « à l'aplomb » ou « au droit d'» un autre élément signifie que ces deux éléments sont situés tous deux sur une même ligne perpendiculaire à un plan dans lequel s'étend principalement une face inférieure ou supérieure d'un substrat, c'est-à-dire sur une même ligne orientée verticalement sur les figures.An element located " plumb " or " in line with " another element means that these two elements are both located on the same line perpendicular to a plane in which extends mainly a lower or upper face of a substrate, that is to say on the same line oriented vertically in the figures.
Dans le cadre de la présente invention, plusieurs dispositifs électro-acoustiques de type BAW peuvent être envisagés. Ces dispositifs sont par exemple :
- le BAW-SMR (acronyme de « solidly mounted resonator »), qui comprend typiquement un empilement de couches présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles, l'ensemble jouant le rôle d'un réflecteur de Bragg ;
- le BAW-HBAR (acronyme de « High overtone Bulk Acoustic Resonator ») ; c'est le substrat lui-même qui est le lieu d'ondes stationnaires, typiquement sur plusieurs dizaines ou centaines de micromètres ;
- le BAW-FBAR (acronyme de « Film Bulk Acoustic Resonator ») ; c'est une membrane, séparée du substrat par une zone de vide, qui est en résonance.
- the BAW-SMR (acronym for “solidly mounted resonator”), which typically comprises a stack of layers presenting alternately high and low acoustic impedances, the assembly acting as a Bragg reflector;
- the BAW-HBAR (acronym for “High overtone Bulk Acoustic Resonator”); it is the substrate itself which is the site of standing waves, typically over several tens or hundreds of micrometers;
- the BAW-FBAR (acronym for “Film Bulk Acoustic Resonator”); it is a membrane, separated from the substrate by a vacuum zone, which is in resonance.
Cette liste n'est pas limitative. D'autres dispositifs peuvent être envisagés.This list is not exhaustive. Other devices can be considered.
Dans le cadre de la présente invention, un nitrure réfractaire de transition est un nitrure d'un métal de transition ou élément de transition (élément dont les atomes ont une sous-couche électronique d incomplète, ou qui peuvent former des cations dont la sous-couche électronique d est incomplète). Ces éléments sont regroupés au sein du bloc d du tableau périodique des éléments.In the context of the present invention, a refractory transition nitride is a nitride of a transition metal or transition element (element whose atoms have an incomplete d electron sub-shell, or which can form cations whose sub- electron shell d is incomplete). These elements are grouped together in block d of the periodic table of elements.
Dans les exemples décrits ci-dessous, la couche LN/LT illustrée est à base de niobate de lithium LiNbO3. Une couche de tantalate de lithium LiTaO3 ou une couche à base d'un alliage Li(Nb,Ta)O3 peut être substituée à cette couche de niobate de lithium LiNbO3 dans le cadre de cette invention. Ainsi, toutes les caractéristiques et tous les effets techniques mentionnés à propos du LiNbO3 sont parfaitement applicables et combinables à une couche de LiTaO3 ou de Li(Nb,Ta)O3.In the examples described below, the LN/LT layer illustrated is based on lithium niobate LiNbO3. A layer of lithium tantalate LiTaO3 or a layer based on an alloy Li(Nb,Ta)O3 can be substituted for this layer of lithium niobate LiNbO3 within the scope of this invention. Thus, all the characteristics and all the technical effects mentioned about LiNbO3 are perfectly applicable and combinable with a layer of LiTaO3 or Li(Nb,Ta)O3.
Des analyses en diffraction des rayons X, par exemple en configuration 2θ, ou en rotation selon ϕ et/ou Ω (phi-scan et omega-scan), peuvent être effectuées de manière à déterminer la qualité cristalline des couches LN/LT et des électrodes ou couches de nucléation, et leur relation d'épitaxie.X-ray diffraction analyses, for example in 2θ configuration, or in rotation according to ϕ and/or Ω (phi-scan and omega-scan), can be carried out in order to determine the crystalline quality of the LN/LT layers and of the electrodes or nucleation layers, and their epitaxial relationship.
La
L'utilisation d'une première électrode à base de nitrure réfractaire conducteur électrique, notamment en TiN, permet avantageusement de réaliser une hétéro-épitaxie de LiNbO3 sur substrat 10 silicium. Cette première électrode 21 peut ainsi être assimilée à une couche de nucléation. Cette solution permet de réaliser des dispositifs 1 électroacoustiques BAW de haute performance. L'épitaxie permet notamment d'obtenir une couche de LiNbO3 stœchiométrique, orientée préférentiellement selon une unique orientation cristalline dans toutes les directions et de haute qualité cristalline. L'épaisseur de cette couche de LiNbO3 obtenue par épitaxie est en outre parfaitement contrôlée. La couche de LiNbO3 peut être formée directement sur des substrats 10 de différentes tailles, sans étape de report intermédiaire. Cela permet avantageusement de diminuer les coûts de fabrication d'un tel empilement de couches 10, 21, 30. Un tel procédé peut en outre être directement intégré dans une usine de production au standard de la technologie CMOS (transistors MOS - Métal/Oxyde/Semiconducteur - complémentaires de type N et P).The use of a first electrode based on electrically conductive refractory nitride, in particular TiN, advantageously makes it possible to carry out hetero-epitaxy of LiNbO3 on a silicon substrate. This
Le substrat 10 peut être un substrat massif de silicium, dit bulk. Alternativement ce substrat 10 peut être un substrat de type SOI (acronyme de « Silicon On Insulator » signifiant silicium sur isolant). D'autres substrats 10 peuvent être envisagés, par exemple des substrats à base de SiC. De tels substrats présentent une compatibilité totale avec les technologies silicium pour la micro-électronique. Le silicium peut être également conducteur thermique et/ou électrique. Cela permet par exemple d'évacuer la chaleur générée dans un filtre BAW en fonctionnement. Cela permet éventuellement de contacter le dispositif par la face arrière 100, notamment lorsque le silicium est dopé.
La première électrode ou couche de nucléation 21 est de préférence à base d'un nitrure réfractaire de transition. Elle présente de préférence une structure cristallographique hexagonale ou cubique face centrée. Une telle structure permet notamment une épitaxie de la couche de nucléation sur du silicium orienté selon (001) et (111). Cela permet également d'épitaxier un matériau LN/LT selon différentes orientations cristallines. De façon préférée, le silicium est orienté selon (111). La couche de nucléation 21 est par exemple à base de nitrure de titane TiN. Le TiN est typiquement conducteur thermique et électrique. Le TiN est en outre un matériau rigide permettant de confiner une onde acoustique dans une couche supérieure de type LN/LT. Le TiN peut être cru ou déposé sur silicium de façon connue. Le nitrure de vanadium, le nitrure de zirconium, le nitrure de tantale, le nitrure d'Hafnium et le nitrure de niobium présentent des propriétés similaires à celles du nitrure de titane. Ils peuvent également être avantageusement choisis en tant que première électrode / couche de nucléation 21. Dans la suite, du fait de sa double fonction d'électrode et de couche de nucléation, la première électrode 21 est dénommée « électrode de nucléation 21 ».The first electrode or
L'électrode de nucléation 21 peut être formée par une technique de dépôt physique ou chimique, par exemple et de façon préférée par ablation laser pulsé PLD (acronyme de « Pulsed Laser Déposition »). Elle peut être alternativement formée par l'une des techniques suivantes: dépôt chimique en phase vapeur (CVD, acronyme de chemical vapor déposition), préférentiellement dépôt chimique en phase vapeur à précurseurs métal-organiques (MOCVD, acronyme de metal organic chemical vapor déposition), pulvérisation cathodique PVD (sputtering), dépôt par couche atomique assistée par plasma (PEALD, acronyme de plasma enhanced atomic layer déposition).The
Elle est de préférence épitaxiée sur le substrat 10. Cela permet d'obtenir une couche de nucléation 21 monocristalline. Selon un autre mode de réalisation, l'électrode de nucléation 21 est polycristalline avec par exemple une orientation préférentielle. Une orientation selon un plan de croissance (111) peut être typiquement choisie pour une électrode de nucléation 21 en TiN.It is preferably epitaxied on the
L'électrode de nucléation 21 formée sur le substrat 10 est de préférence stœchiométrique. Elle présente une épaisseur e2 comprise entre 10 et 1000 nanomètres, par exemple de l'ordre de 100 nm. L'épaisseur e2 de l'électrode de nucléation 21 peut être choisie en fonction de la qualité cristalline souhaitée.The
La couche piézoélectrique 30 LN/LT est à base de niobate de lithium LiNbO3 ou de tantalate de lithium LiTaO3, ou encore un alliage du type Li(Ta,Nb)O3. Cette couche 30 peut être formée par une technique de dépôt physique ou chimique, par exemple et de façon préférée par ablation laser pulsée PLD. Elle peut être alternativement formée par l'une des techniques suivantes: dépôt chimique en phase vapeur (CVD, acronyme de chemical vapor déposition), préférentiellement dépôt chimique en phase vapeur à précurseurs métal-organiques (MOCVD, acronyme de metal organic chemical vapor déposition), pulvérisation cathodique PVD (sputtering), épitaxie par jet moléculaire (MBE, acronyme de Molecular Beam Epitaxy).
La couche piézoélectrique 30 LN/LT est avantageusement épitaxiée sur l'électrode de nucléation 21. Elle peut être monocristalline ou polycristalline, avec par exemple une orientation préférentielle. Une orientation selon un plan de croissance (0001) peut être typiquement choisie. Cela permet de maximiser la vitesse de propagation des ondes acoustiques au sein de la couche 30 LN/LT. D'autres orientations peuvent être choisies en fonction de l'application désirée.The LN/
La couche 30 LN/LT formée sur l'électrode de nucléation 21 est de préférence stœchiométrique, par exemple Li,Nb,O3. Le pourcentage atomique de lithium est idéalement proche de 50 %. La couche 30 LN/LT présente une épaisseur e3 comprise entre 50 nanomètres et quelques centaines de nanomètres ou quelques microns, par exemple de l'ordre de 500 nm. L'épaisseur e3 de la couche 30 LN/LT peut être choisie en fonction de la fréquence de résonance souhaitée.The LN/
Selon une possibilité, l'électrode de nucléation 21 et la couche 30 LN/LT sont toutes deux réalisées in situ par PLD dans un même réacteur de croissance. La croissance de la couche 30 LN/LT peut ainsi être réalisée directement après la fin de croissance de l'électrode de nucléation 21. Cela permet d'éviter une remise à l'air de l'électrode de nucléation 21 avant épitaxie de la couche 30 LN/LT. La surface de l'électrode de nucléation 21 n'est donc pas contaminée, ni polluée, ni oxydée. Cela évite une étape de nettoyage intermédiaire. La durée du procédé est ainsi diminuée. Cela permet également de limiter l'apparition de rugosité lors de la formation de la couche 30 LN/LT. L'état de l'interface entre la couche 30 LN/LT et l'électrode de nucléation 21 n'est donc pas modifié et la surface de la couche 30 LN/LT est ainsi optimisée.According to one possibility, the
La deuxième électrode 22 est typiquement à base d'un matériau d'électrode électriquement conducteur. Selon une possibilité, ce matériau d'électrode peut également présenter une forte impédance acoustique. Le platine, l'aluminium ou le molybdène peuvent être choisis comme matériau d'électrode. La deuxième électrode 22 peut être structurée de façon à présenter des motifs d'électrode. Une telle électrode 22 est typiquement formée par lithographie/gravure à partir d'une couche électriquement conductrice déposée sur la couche 30 LN/LT. Dans les dispositifs électro-acoustiques 1 selon la présente invention, la couche piézoélectrique 30 est prise en sandwich entre les première et deuxième électrodes 21, 22, selon la direction verticale z. La couche piézoélectrique 30 est de préférence directement au contact des première et deuxième électrodes 21, 22.The
La
Cette cavité 40 peut être formée par gravure du substrat 10 au travers d'une ouverture de l'électrode de nucléation 21. Avantageusement, dans le cas d'un substrat silicium et d'une électrode de nucléation 21 en TiN, la sélectivité de gravure SSi:STiN entre le Si et le TiN est suffisamment élevée, typiquement supérieure à 5:1, de façon à ce que l'électrode de nucléation 21 ne soit pas endommagée lors de la gravure du silicium. La gravure du silicium peut se faire en gravure humide à base d'une solution d'ammoniaque diluée NH4OH ou d'hydroxyde de tétraméthylammonium (TMAH). L'électrode de nucléation 21 forme dès lors, avec la couche piézoélectrique 30, une membrane suspendue au-dessus de la cavité 40.This
La cavité 40 est de préférence formée à l'aplomb de la couche piézo-électrique 30. Elle peut s'étendre de part et d'autre des bords 31, 32 de la couche piézoélectrique 30, en projection dans le plan xy.The
Les
Cet empilement 50 est de préférence épitaxié sur le substrat 10. Il présente de préférence une conduction électrique au travers de l'ensemble des couches 51, 52. Dans le mode de réalisation illustré à la
Les couches 51, 52 sont respectivement des couches de forte impédance acoustique et de faible impédance acoustique, relativement les unes aux autres. On choisira typiquement un facteur supérieur à 2, et de préférence supérieur à 3, entre les valeurs de forte impédance acoustique et de faible impédance acoustique (unité Mrayl). Avantageusement, les couches 51, 52 peuvent être conductrices électriquement. Les couches de forte impédance acoustique peuvent être en HfN ou en TaN par exemple. Les couches de faible impédance acoustique peuvent être en TiN ou en VN par exemple. La dernière couche 52 de l'empilement 50 sous la couche piézoélectrique 30, par exemple en TiN, peut avantageusement former l'électrode de nucléation 21. Cela réduit encore le nombre d'étapes nécessaires à la fabrication du BAW-SMR.The
Les
Comme illustré à la
Comme illustré à la
Comme illustré à la
Comme illustré à la
Comme illustré à la
De façon préférée, la première gravure permet de graver la couche piézoélectrique 30 sélectivement vis-à-vis de l'électrode de nucléation 21. La troisième gravure permet de graver le substrat 10 sélectivement vis-à-vis de l'électrode de nucléation 21.Preferably, the first etching makes it possible to etch the
Un dispositif 1 BAW de type FBAR est ainsi avantageusement obtenu. La présente invention permet avantageusement de former des dispositifs électro-acoustiques comprenant une couche piézoélectrique LN/LT de bonne qualité cristalline sur des substrats à base de silicium, par l'intermédiaire d'une électrode de nucléation en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure, typiquement à base de nitrure de transition. Ces dispositifs électro-acoustiques BAW sont avantageusement directement intégrables ou co-intégrables en technologie silicium. D'autres applications peuvent être envisagées. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits.An FBAR-
Claims (11)
ledit procédé comprenant en outre, avant formation de la première électrode (21), une formation d'un empilement (50) de couches (51, 52) présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles, les couches de faible impédance (52) étant à base de TiN ou de VN, et les couches de forte impédance (51) étant à base de HfN ou de TaN.Method for producing an electro-acoustic device (1) comprising a piezoelectric layer (30), said electro-acoustic device (1) being a bulk acoustic wave filter guided on a Bragg reflector, said method comprising the following steps:
said method further comprising, before forming the first electrode (21), forming a stack (50) of layers (51, 52) having alternately high and low acoustic impedances, the low impedance layers (52) being based on TiN or VN, and the high impedance layers (51) being based on HfN or TaN.
ledit dispositif électro-acoustique étant un filtre à ondes acoustiques de volume guidées sur un réflecteur de Bragg, comprenant, entre le substrat (10) et la première électrode (21), un empilement (50) de couches (51, 52) présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles, les couches (52) de faible impédance étant à base de TiN ou de VN, et les couches (51) de forte impédance étant à base de HfN ou de TaN.Electro-acoustic device (1) comprising, stacked in a so-called vertical direction (z), a silicon-based substrate (10), a first electrode (21) on said substrate (10), a piezoelectric layer (30) on said first electrode (21), said piezoelectric layer (30) being based on a material of the ABO3 type, O being oxygen, A being at least one first chemical element taken from sodium (Na), potassium (K ), barium (Ba), lithium (Li), lead (Pb), and B being at least a second chemical element taken from zirconium (Zr), titanium (Ti), niobium (Nb), tantalum (Ta), a second electrode (22) arranged on the piezoelectric layer (30), the device (1) being characterized in that the first electrode (21) is made of an electrically conductive refractory material based on nitride,
said electro-acoustic device being a bulk acoustic wave filter guided on a Bragg reflector, comprising, between the substrate (10) and the first electrode (21), a stack (50) of layers (51, 52) presenting alternately high and low acoustic impedances, the low impedance layers (52) being based on TiN or VN, and the high impedance layers (51) being based on HfN or TaN.
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